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System Performance Index: Neue Effizienzkennzahl für Solarstromspeicher

Wie findet man den richtigen Solarstromspeicher? Der Systemwirkungsgrad hilft nicht wirklich weiter. Der neue System Performance Index (SPI) macht nun erstmals die Energieeffizienz von Photovoltaik-Batteriesystemen vergleichbar.

Effizienz-Vergleich für ein beispielhaftes PV-Batteriespeichersystem mit Hilfe des System Performance Index. (Grafik: solarstromforschung.de / HTW Berlin)

Effizienz-Vergleich für ein beispielhaftes PV-Batteriespeichersystem mit Hilfe des System Performance Index. (Grafik: solarstromforschung.de / HTW Berlin)

Solarstromspeicher tragen maßgeblich zum Gelingen der Energiewende bei, weil damit Stromnetze stabilisiert werden und der immer günstigere saubere Solarstrom zeitunabhängig zur Verfügung steht. Wie effizient und wirkungsvoll die einzelnen Stromspeicher arbeiten, ist auf Basis von klassischen Systemwirkungsgradangaben jedoch nicht zu ermitteln.

SPI macht ökonomischen Systemnutzen vergleichbar

Jetzt ist es Wissenschaftlern der Hochschule für Technik und Wirtschaft (HTW) Berlin im Forschungsprojekt LAURA gelungen, mit dem System Performance Index (SPI) eine neue Effizienzkennzahl zu entwickeln, mit der sich Stromspeicher realistisch vergleichen lassen: Der SPI ist eine simulationsbasierte Vergleichsgröße, die den ökonomischen Systemnutzen bewertet und erstmals die Energieeffizienz von Photovoltaik-Batteriesystemen mit unterschiedlicher Batterieanbindung (Systemtopologie) und unterschiedlicher Batteriegröße vergleichbar macht.

„Der neu entwickelte System Performance Index ist die ideale Vergleichsgröße, weil er neben den Regelungs-, Dimensionierungs- und Umwandlungsverlusten auch die Einflüsse des Energiemanagements und des Bereitschaftsbetriebs berücksichtigt“, erklärt Tjarko Tjaden, Wissenschaftlicher Mitarbeiter der Forschungsgruppe Solarspeichersysteme von der HTW Berlin.

Berechnung des System Performance Indexes

Die Forscher berechnen hierzu durch Computersimulationen detailliert die Leistungsflüsse des jeweiligen Systems. Dabei nutzen sie als Eingangsparameter die Labormesswerte, die auf Basis des vom Bundesverband Solarwirtschaft (BSW-Solar) zusammen mit dem Bundesverband Energiespeicher (BVES) und weiteren Partnern entwickelten „Effizienzleitfaden für PV-Speichersysteme“ ermittelten werden.

Im Anschluss werden in der Simulation die Betriebsergebnisse des realen Systems mit denen eines identischen, aber verlustfreien Systems über den Zeitraum von einem Jahr verglichen. Der SPI setzt die realisierte Kosteneinsparung ins Verhältnis zum theoretischen Einsparungspotenzial des verlustfreien Systems.

Daraus lässt sich ableiten, wie sehr die Energieverluste und die Speicherregelung die Ausgaben für den Netzbezug erhöhen und die Einnahmen aus der Netzeinspeisung verringern. Auf diese Weise kann die Energieeffizienz von Photovoltaik-Speichersystemen verglichen werden, egal ob sie auf der Wechselstromseite (AC-gekoppelt), auf der Gleichstromseite (DC-gekoppelt) oder direkt an die Photovoltaikanlage gekoppelt sind.

Die Wissenschaftler konnten zudem zeigen, dass die Abhängigkeit des SPI von der Speicherkapazität gegenüber allen anderen Bewertungsgrößen vergleichsweise gering ist. Daher kann die Kennzahl auch zum Effizienz-Vergleich von PV-Batteriesystemen mit unterschiedlicher Speicherkapazität herangezogen werden, was bislang nicht möglich war.

System Performance Index dient auch der Systemoptimierung

Johannes Weniger, ebenfalls Wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Forschungsgruppe Solarspeichersysteme, weist noch auf einen weiteren Vorteil hin: „Der SPI kann zur Systemoptimierung eingesetzt werden. Isoliert voneinander lassen sich die Auswirkungen einzelner Verlustparameter untersuchen. Dadurch können Hersteller Rückschlüsse über die Relevanz der unterschiedlichen Verlustmechanismen ziehen und die wichtigsten Stellschrauben zur Verbesserung der Systemeffizienz identifizieren“, so Weniger.

Die Forscher gehen davon aus, dass die Industrie den System Performance Index (SPI) nicht nur in der Systementwicklung sondern auch in der Produktauswahl und Anlagenplanung einsetzen wird. Dadurch ließe sich die Wirtschaftlichkeit der Solarstromspeicherung weiter verbessern, wodurch eine größere Nachfrage nach Speichersystemen erzielt werden könne.

Weniger: „Die Ergebnisse des Forschungsprojekts LAURA tragen somit zu einer effizienteren Solarstromspeicherung und -nutzung bei und kommen sowohl den Speicherherstellern als auch den Anwendern zugute.“

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"System Performance Index: Neue Effizienzkennzahl für Solarstromspeicher" wurde am 10.08.2017 verfasst